钛是含Ti无间隙钢中的一种重要的合金化元素,它通过形成钛碳化物和氮化物来束缚可溶的碳和氮。然而,由于昂贵的钛与氧的亲和力非常大,尽量减少因钛氧化而造成的损失显得极其重要,因此有必要搞清楚Al-Ti-O复合夹杂物的演变过程。
世界上许多研究者已通过不同的铝、钛脱氧技术对氧化物夹杂的形态变化进行了研究。北京科技大学冶金工程技术研究中心的研究人员对含Ti超低碳钢在RH精炼过程中Al2O3以及Al2O3·TiOx簇状的形态及其形成进行了研究,并对这些氧化物夹杂的形成机理及演变过程进行了研究,还对二次精炼过程中氧化物夹杂的化学成分和数量进行了测定。研究结果表明:
在脱氧前,添加铝3分钟之后,在(FeOn·(MnO熔体中主要的夹杂物转变为颗粒状或球状的Al2O3。在添加钛铁3分钟后,颗粒状的Al2O3依旧是主要的夹杂物,但其中的一些Al2O3与Ti(Al+Ti形成了Al2O3·TiOx复合夹杂物,含量在0.15~0.30。随着时间的延长,除了Al2O3和Al2O3·TiOx夹杂外,可以观察到TiN夹杂和心部为Al2O3·TiOx、外层为TiN的双相夹杂物,但这种夹杂物的数量在夹杂物总量中低于10%。
计算出来的累计氧含量显著增加,直到氧化物直径大于5μm并逐步接近一个恒值。计算出来的累计氧含量与观察到的氧含量的比值分别为0.84、0.98、0.91、0.52、1.29。除了加钛6分钟之后的试样外,在直径小于5μm的氧化物中氧含量超过总氧含量的80%。
簇状的Al2O3由直径为1~2μm的颗粒状或球状粒子组成,这种簇状的Al2O3在添加铝之后7~10分钟内形成。
在加钛之后6分钟后可观察到Al2O3·TiOx簇状,这种夹杂物的形成是因为在钛铁粒子和Al2O3簇状的周围存在富钛和贫铝区。
当铝酸超过0.035%、钛低于0.08%时,很难形成Ti3O5,在复合的液相夹杂物中Ti3O5的活度随着铝酸的减少、钛酸的增加而显著提高。当铝酸低于0.025%、钛酸高于0.07%时,在液相中就会形成Ti3O5。